Erstellen des Panorama­bildes

Hier soll beschrieben werden, wie man aus den vielen Einzelbildern zu einem Panoramabild gelangt.

Der Fachbegriff dafür heißt Stitchen, was vom englischen "Nähen" kommt.

Programme zum Stitchen

Es gibt ein paar Programme, die sich mit dem Zusammenbauen der Panoramen befassen (u. a. gehört auch Photoshop dazu). Die meisten Programme haben aber nur eine eingeschränkte Funktionalität (wie auch Photoshop), oder es werden häufiger Fehler beim Zusammenbauen gemacht. Hier sollen vor allem zwei Programme erwähnen erwähnt werden. Hugin ist kostenlos, ist aber etwas schwieriger zu bedienen (zumindest nach meinen Informationen, ich habe es nicht ausprobiert). PTGui ist kostenpflichtig, und dieses gibt es in einer Normal- und in einer Pro-Version (ich verwende die letztere). Einige sinnvolle Funktionen gibt es nur in der Pro-Version. Zu erwähnen sind auch noch Autopano Pro und Autopano Giga von Kolor.

PTGui

Da ich meine Panoramen mit PTGui Pro zusammengestellt habe, will ich dieses Programm etwas näher beschreiben. Andere Programme gehen ähnlich vor.

PTGui ist ein Programm, das unter Windows läuft.

Grobes Zusammenstellen der Bilder

Am Beginn werden die Einzelbilder (außer etwaigen Bodenbildern) in PTGui geladen. Danach werden diese grob ausgerichtet. PTGui versucht vor allem bei den Überlappungsbereichen der benachbarten Bilder gemeinsame Muster zu erkennen und danach die Bilder auszurichten und zu verzerren. Dabei werden an markanten Stellen der Überlappungsbereiche Kontrollpunkte gesetzt. PTGui versucht die Bilder so auszurichten, daß die Kontrollpunkte möglichst gut übereinanderliegen.

Das Programm merkt manchmal, daß es keine markanten Punkte finden kann (z. B. bei einem einheitlich blauen Himmel) oder ordnet Bilder einer falschen Position zu. Ist ein Bild einer falschen Position zugeordnet worden, verschiebt man dieses im Panorama-Editor ungefähr an die richtige Stelle und setzt ein paar Kontrollpunkte.

Man kann auch vertikale oder horizontale Linien definieren, damit das Panorama danach ausgerichtet wird. Das Programm versucht dann, diese Linien (z. B. Hausmauern oder den Horizont) senkrecht oder waagrecht auszurichten.

Maskieren von Bildteilen

Hat das grobe Zusammenstellen geklappt, sieht man bei einem Kugelpanorama jetzt unten das Stativ (und evtl. den eigenen Schatten). Um dies zu entfernen, maskiert man auf den Einzelbildern die unerwünschten Teile aus. Danach befindet sich an Stelle des Stativs und des Schattens ein Loch. Man kann auch Linsenreflexe u. Ä. ausmaskieren. Diese sollten sich aber in Überlappungsbereichen befinden, sonst bekommt man ein unerwünschtes Loch.

Optimieren

Jetzt kommt die Feinarbeit, und zwar das Optimieren des Ergebnisses. PTGui versucht, die Bilder so anzuordnen, daß die Kontrollpunkte möglichst gut übereinstimmen. Anhand der durchschnittlichen Abweichungen der Kontrollpunkte sieht man, wie gut das Zusammenstellen der Bilder geklappt hat. Man kann sich die Abweichungen jedes einzelnen Kontrollpunkts anzeigen lassen.

Manchmal wählt PTGui falsche Kontrollpunkte, die oft zwar eine ähnliche Umgebung haben, die aber weiter voneinander wegliegen. Oft hilft es, die stark voneinander abweichenden Kontrollpunkte zu löschen, um die Durchschnittsabweichung zu verbessern. Dabei ist aber zu beachten, daß man damit auch "gute" Kontrollpunkte entfernen kann.

Beim Optimierer kann man auch ein paar Parameter variieren lassen, um das Ergebnis zu verbessern.

Man sollte sich auch das Panorama im Panoramaeditor genauer anzusehen. In der Detailansicht kann man sich das Panorama fast genauso ansehen, wie es endgültig aussieht. PTGui erzeugt aus den Einzelbildern im Falle eines Kugelpanoramas (man kann alle Panoramen-Typen damit zusammenbauen) ein equirektangulares Bild. Dieses Bild ist wird aus Einzelbildern zusammengesetzt, die aneinander ausgerichtet und verzerrt sind.

Die Grenzlinien, wo die Bilder wechseln, sollte man sich genauer ansehen. Die Bilder werden dort überblendet. Wenn die Bilder gut aneinander ausgerichtet sind, merkt man nichts von einem Übergang. Das Ausrichten klappt aber nicht immer ohne Probleme. Sind die Bilder nicht genau genug ausgerichtet, sieht man an den Grenzlinien eine Art "Schweißnaht", oder man sieht Sprünge bei Linien, die gerade sein sollten. PTGui blendet in einem schmalen Bereich bei den Grenzlinien das eine Bild allmählich aus und das benachbarte ein. Kleine Fehler werden damit so gut wie unsichtbar, größere Abweichungen führen aber zu dieser Schweißnaht.

Sind die Bilder nicht genau genug aneinander ausgerichtet, kann man versuchen, dort zusätzliche Kontrollpunkte hinzuzufügen und den Optimierer laufen zu lassen. Verbessert sich dadurch das Ergebnis nicht, kann man versuchen, die Grenzlinie an eine Stelle zu verschieben, wo die Bilder besser zueinander passen. Dazu maskiert man am besten einen Bereich in der Nähe aus. Dann verschiebt PTGui nach dem Optimieren diese Grenzlinie. Einen direkten Einfluß auf die Grenzlinie hat man leider nicht. Hilft auch das nichts, bleibt nur eine nachträgliche Retusche.

PTGui korrigiert auch die Randabschattung der Linsen bei den Aufnahmen sowie die manchmal etwas unterschiedlich hellen Bilder. Nach der Korrektur merkt man meist nichts mehr davon.

Einbauen des Bodenbildes

Wenn alles soweit paßt, kann man damit beginnen, das Bodenbild einzufügen. Dieses wurde i. A. von einem mehr oder weniger versetzten Standpunkt aus fotografiert. Für das Entfernen des Schattens könnte es auch mehrere solcher Bilder geben.

PTGui bietet dafür die Möglichkeit der Viewpoint Correction. Man ladet das Bild, positioniert das Bild ungefähr zur richtigen Stelle, stellt beim Optimierer ein, daß das Bild von einem anderen Standpunkt aus fotografiert wurde (dann gibt es beim Verzerren mehr Freiheiten), setzt dann Kontrollpunkte mit den benachbarten Bildern (diese werden nicht automatisch gesetzt) und läßt den Optimierer laufen. Da das Bodenbild meist eine etwas schlechtere Qualität als die anderen Bilder hat, sollte man dort jene Teile ausmaskieren, die auf anderen Bildern zu sehen sind. Ganz genau ist diese Maskierung aber nicht erforderlich und sollte auch nicht durchgeführt werden, da dann der Übergang der Bilder zu abrupt ist. Der Rest erfolgt wie bereits oben beschrieben.

Problembehandlung

Es gibt einige Probleme, die beim Fotografieren eines Panoramas bzw. beim späteren Zusammenbauen auftreten können.

Was man machen kann, wenn das Panorama nicht richtig zusammengesetzt wird, wurde schon oben beschrieben.

Fotografiert man bei Sonnenschein, so gibt es auf den Bildern auch Linsenreflexe (sie wurden schon kurz erwähnt). Diese können im Panorama sichtbar sein. Um sie zu entfernen, maskiert man sie aus. Es ist dasselbe Prinzip wie beim Verschieben der Grenzlinien. Die Stelle wird dann von einem anderen Bild genommen (wo es den Linsenreflex nicht gibt). Dies funktioniert aber nur bei den Überlappungsbereichen. Macht an dies an einer Stelle, wo es kein Alternativbild gibt, so hat man ein unerwünschtes Loch im Panorama erzeugt.

Es kann aber auch sein, daß Leute während der Aufnahmen durch Bild laufen. Jemand ist auf einem Bild vorhanden, auf einem anderen aber nicht. Dies kann dazu führen, daß die Person abgeschnitten wird. Man kann dann versuchen, die Übergangslinie zwischen den Fotos so zu legen, daß die Person entweder ganz oder gar nicht vorhanden ist.

Ziehende Wolken können ebenfalls ein Problem darstellen. PTgui könnte Kontrollpunkte in den Wolken gesetzt haben, die dann aber wegen der Bewegung nicht mehr zusammenpassen. Diese Kontrollpunkte sollten entfernt werden. Man kann da versuchen, die Übergangslinien so zu legen, daß man die Bewegung nicht merkt. Meist merkt man beim Ergebnis ohnehin keinen Übergang.

Auch Wind ist beim Fotografieren eines Panoramas im Freien ein Problem. Meist ist ein wenig Wind vorhanden, und die Bäume bewegen sich. Da kann man nur versuchen, die Übergangsbereiche an Stellen zu legen, wo man nichts merkt. Starker Wind ist zum Fotografieren eines Panoramas aber weniger geeignet. Die Unterschiede auf den Einzelbildern können dann zu groß sein, um das Panorama zusammenstellen zu konnen.

Man kann auch beim Fotografieren Fehler machen, die es schwierig bis unmöglich machen, ein Panorama zusammenzustellen. Da könnte einmal der Nodalpunkt falsch eingestellt sein. Man könnte auch Fehler beim Fokussieren gemacht haben, sodaß die Bilder unscharf sind. Eine Kontrolle der Bilder schadet hier nie.

Man kann nicht immer die Einzelbilder so zusammenfügen, daß es keine störenden Übergänge mehr gibt, u. a. wegen der vorhin beschriebenen Probleme. Dann bleibt oft nichts anderes mehr übrig, als die fehlerhaften Teile zu retuschieren. Beim equirektangularen Bild geht dies nicht so gut, da es hier überall Verzerrungen gibt, besonders aber an den Polen. Man kann aber aus dem equirektangularen Bild Würfelseiten erzeugen (siehe später), denn dort ist die Retusche einfacher.

Zusammenstellen des Panoramas

Wenn keine Fehler mehr auffallen, kann man mit dem Erstellen des Panoramabildes beginnen, dem letzten Schritt in PTGui.

PTGui ist besonders bei diesem Schritt sehr speicherhungrig, obwohl auch schon nach dem Laden viel Speicher verbraucht wird. Mit 4 GB Hauptspeicher kann man nur kleinere Panoramen zusammenstellen, bevor der Speicher ausgeht.

Dies ist kein Wunder bei der Größe meiner Bilder. Ein Bild, das ich mit der Nikon D800 aufnehme (das RAW-Format), ist um die 40 MB groß. Diese Bilder wurden dann mit Adobe Lightroom alle auf die gleiche Weise bearbeitet und im Tiff-Format (16 Bit) abgespeichert, wo eine Bilddatei um die 150 MB haben kann.

Diese Bilder werden dann in PTGui geladen. Für ein Panorama, wie ich sie fotografiert habe, benötige ich mindestens 14 Einzelbilder, manchmal auch mehr. PTGui muß zum Zusammenbauen mehrere dieser Bilder gleichzeitig im Hauptspeicher halten, um sie richtig verzerren zu können.

Bei meinem Rechner mit 32 GB Hauptspeicher und einer schnellen SSD Festplatte werden ein paar Minuten zum Erstellen eines normalen Panoramas benötigt.

Das Ergebnis, das PTGui bei einem Kugelpanoramas liefert, ist ein equirektangulares Bild, und zwar ein riesiges (bei mir bis zu knapp 30000x15000 Pixeln Auflösung). Ich habe Jpg-Bilder mit bester Qualität erzeugt, welches meist über 200 MB groß war. Man kann sich auch ein Tiff-Bild mit 16 Bit Farbtiefe erzeugen lassen. Da solche Bilder mehr als 2 GB haben können, habe ich dies nicht gemacht.

HDR

HDR wurde schon erwähnt. Dafür macht man statt eines Bildes mehrere (häufig 3) unterschiedlich belichtete Bilder (ein normales, ein unter- und ein überbelichtetes). Ich habe das Innere unserer Kirche mit HDR fotografiert. Ich habe 9 unterschiedlich belichtete Bilder verwendet (die Kamera bietet sie), was wahrscheinlich übertrieben ist.

HDR kommt auch bei der normalen Fotografie zum Einsatz. Da wird aus den Einzelbildern ein HDR-Bild erstellt, das den hohen Helligkeitsunterschied umfaßt. Da dieser Helligkeitsunterschied aber nicht auf den Monitoren darstellbar ist, muß das Bild in eine darstellbare Form gebracht werden.

Da gibt es einmal HDR selbst. Aus dem HDR-Bild wird ein normales Bild erzeugt. Der hohe Helligkeitsunterschied wird mit Hilfe von ein paar Parametern in den kleineren darstellbaren Helligkeitsbereich gebracht. Hier ist es schwierig, ein natürlich wirkendes Bild zu erzeugen.

Die zweite Methode ist Exposure Fusion. Hier wird das Ergebnisbild aus den einzelnen unterschiedlich belichteten Bildern zusammengesetzt, indem aus den einzelnen Bildern die Teile mit passender Helligkeit genommen werden.

Ich habe Exposure Fusion verwendet und war mit dem Ergebnis zufrieden. Links oben befindet sich das Panoramabild unserer Kirche, welches ich in HDR aufgenommen (mit den bereits erwähnten 9 Belichtungsstufen) und mit dieser Technik erstellt habe.

Will man ein HDR-Panorama zusammensetzen, so muß man einmal die Einzelbilder des Panoramas zusammensetzen und andererseits die unterschiedlich belichteten Bilder zusammensetzen. Was man dabei zuerst macht, ist Geschmackssache.

PTGui bietet auch die Möglichkeit, HDR-Panoramen zusammenzustellen (aber nur in der Pro-Version). Man ladet dazu die unterschiedlich belichteten Einzelbilder des Panoramas. PTGui setzt dabei zuerst die unterschiedlich belichteten Einzelbilder zusammen und setzt dann daraus das Panorama zusammen.

Bei HDR-Panoramen hat man aber nicht soviel Unterstützung. Einige hilfreiche Funktionen wie die Details-Ansicht funktionieren nicht richtig, weil deren Berechnung zu lange dauern würde.

Es wurde schon erwähnt, daß PTGui beim Zusammensetzen eines Panoramas sehr speicherhungrig ist. Beim Zusammensetzen von HDR-Panoramen wird es extrem. Aus den 14 Einzelbildern werden bei 9 Belichtungsstufen 126 Bilder. Das Zusammenstellen eines solchen Panoramas hatte ursprünglich 2 1/2 Stunden gedauert, und die 32 GB Hauptspeicher meines Rechners wurden häufig fast vollständig verwendet. PTGui legt sich temporäre Dateien an, u. a. wenn der Hauptspeicher nicht reicht. Da macht auch eine schnelle Platte Sinn. Die Ergebnisbilder, die ich damit erzeugt habe, waren wieder im Jpg-Format. Die Größe ist vergleichbar mit jenen ohne HDR.